Zhao Zhuqing

人民网北京4月18日电(记者赵竹青)在电动汽车续航焦虑日益凸显的今天，中国科学院宁波材料技术与工程研究所动力锂电池工程实验室传来振奋人心的消息：科研团队在国际上首次揭示了富锂锰基正极材料的“负热膨胀”特性，开创性地提出让老化电池“返老还童”的创新方法。成果于北京时间4月16日发表于国际顶级学术期刊《自然》。

Sebagai bahan katod yang paling berpotensi untuk bateri litium, bahan katod berasaskan mangan yang kaya dengan litium boleh meningkatkan ketumpatan tenaga bateri litium sedia ada sebanyak lebih daripada 30% dengan kapasiti nisbah nyahcas ultra tinggi 0 mA jam per gram, dan pada masa yang sama mempunyai kelebihan kos yang ketara, dan dianggap sebagai "bintang esok" untuk memecahkan kesesakan julat kenderaan elektrik. Walau bagaimanapun, gangguan struktur yang disebabkan oleh bahan ini dalam proses pengecasan dan pelepasan membawa kepada penyakit degil "penuaan" pengecilan berterusan voltan bateri, yang menyekat proses perindustriannya untuk masa yang lama.

Dalam menghadapi dilema ini, pasukan Institut Bahan Ningbo secara tidak dijangka mendapati dalam eksperimen bahawa bahan katod berasaskan mangan yang kaya dengan litium akan "mengecut" apabila dipanaskan, menunjukkan ciri-ciri "pengembangan haba negatif" yang bertentangan sama sekali dengan "pengembangan haba dan penguncupan sejuk" bahan konvensional. Hebatnya, dengan melaraskan aktiviti oksigen bahan katod ini, pekali pengembangan habanya boleh dikawal secara fleksibel, membolehkannya bertukar antara positif, sifar dan negatif.

Berdasarkan harta ini, pasukan penyelidik mereka bentuk bahan katod dengan "pengembangan haba sifar". Bahan katod baharu ini hampir tiada perubahan isipadu apabila suhu berubah, dan dijangka menyelesaikan masalah memendekkan hayat bateri litium akibat turun naik suhu, dan menyediakan kemungkinan baharu untuk pembangunan teknologi bateri litium tenaga tinggi generasi akan datang.

Pasukan penyelidik juga telah membangunkan kaedah baharu untuk "meremajakan" bateri berasaskan mangan kaya litium yang semakin tua dengan cara elektrokimia: dengan membenarkan bateri dikitar secara berterusan beberapa kali tanpa cas penuh (cth, cas 100%), voltan nyahcas purata bateri boleh dipulihkan kepada hampir 0%, dan kerosakan struktur bahan katod berasaskan mangan yang kaya dengan litium boleh dibaiki. Penemuan ini memberikan idea baharu untuk memanjangkan hayat bateri berasaskan mangan yang kaya dengan litium: dengan melaraskan strategi pengecasan secara bijak, masalah struktur bahan katod berasaskan mangan yang kaya dengan litium boleh dibaiki dengan kerap, dengan itu memanjangkan hayat perkhidmatan bateri dengan ketara.

Pengulas jurnal Nature mengulas: "Hasil penyelidikan ini bukan sahaja mempromosikan kemajuan saintifik asas dalam bidang bateri, tetapi juga memberikan prinsip panduan baru untuk reka bentuk bahan berfungsi, yang mempunyai kepentingan antara disiplin yang penting." ”